2012sillybilly (2012sillybilly) wrote,
2012sillybilly
2012sillybilly

Categories:

№20 проектирование рулевой линии

538326_900


ps... на ютьюбе  выложена практическая иллюстрация "перо руля #13-2"


так выглядит схема рулевой системы на кате Лиза. В разделе как "построить Параход №20-Х" я многое рассказал о том как делал эту систему, но вдруг эта тема всплыла опять и оказалось, что мало кто в этом вообще шарит...тут я показал как сделано гидравлическое управление Лизы http://2012sillybilly.livejournal.com/119559.html
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
.... на досуге просматривая ФБ наткнулся на то, как популярный яхтсмен Невзоров строит свою новую яхту, делает это он в первый раз и даже обойдя вокруг света мало в этом вообще понимает...
 https://www.facebook.com/denis.romanov.socotra/posts/10214640436507203?pnref=story

Поэтому поделюсь  кой-какие мои мыслями на эту тему, хотя предупреждаю, я все-таки по сути самоучка в конструировании яхт и на системность тут не претендую- только то, что с чем сам столкнулся, сразу все дать не получится, т.к. кой-каких теоретических расчетов нет тут под рукой......

№1 Начать надо с обдумывания теоретической схемы построения такой системы и сразу после этого сделать ее теоретический расчет, высказывания типа "думаю" или "маленькую шестеренку заменю на большую" тут вообще не канает.
№2 Я знаю всего три основных варианта построения передачи усилия от штурвала на перо руля- гидравлическое, тросиками с секторами, механическое(штангами и шестеренками). На небольших парахдах без флайбриджа лучше подходят троисики, а на катах с постом на флайбрилже уж только гидравлика(о нем я подробно рассказал).
Хотя система тросиков будет на порядки дешевле в реализации, надежнее, проще в эксплуатации, ремонтопригоднее. Такая стоит на яхте Вера и я ее полностью облазил и мне она понравилась.
№3 Кроме этого стоит задача выбора типа рулевого пера- балансирное (на яхте Вера), полубалансирное (на кате Лиза), небалансирное (у Невзорова-см.ссылку ФБ).
На пальцах обясню что такое степень "балансирности"- это величина смещения вала руля оносительно его плоскости, "небалансирный" руль-вал прикреплен к перу с самого края, "балансирный" -ровно по центру геометрической площади, соответственно "полубалансирное" -ось несколько смещена от края.
Балансирные рули обычно ставят на парусных монохолах, где они значительно удалены от гребного винта. Балансирность кроме простоты констукции тут обеспечивает и упрщение системы рулевого управления, ведь раз повернутое штурвалом перо руля остается в таком положении и не пытается вернутся обратно под действием обтекающей его струи воды. При небалансирном руле возникает сила направленная на восстановление симметричного относительно ДП положения и ее надо как-то компенсировать, в гидравлических системах это обеспечивается блоком обратных клапанов-он исключает передачу обратного усилия от пера руля на штурвал. Напомню, что такой блок лучше ставить отдельным, а не приобретать рулевой насос со встроенным обратными клапанами-их будет сложно прокачать(заменить воздух в системе на гидравл.жидкость).
№4 Когда вы определились с видом рулевой системы ее надо расчитать. Тут несколько математических переменных- нужно определится с желаемым усилием на штурвале, с числом поворота штурвала из крайнего в крайнее положение, выбрать степень балансировки пера, расчитать давление в гидросистеме или на тросиках, выбрать тип и мощность автопилотов (а их нужно желательно зарезервировать-минмум 2 шт),  определиться с диаметром штурвала, рассчитать коэф.усиления рулевого насоса и его марку.
- степень балансирности пера определяет усилие в линии до штурвала, больше балансирности -меньше усилие и проще сделать всю эту цепочку. Однако когда винт расположен впереди и близко к перу руля (это каты с валолинией, моторсейлоры, моторные катера и пр), то при слишко высокой степени балансирности могут возникать отрицательные эффекты- повышается рысканье, увеличивается нагрузка на саму ось руля.
- простой и доходчивый расчет усилий и степени балансирности пера приведен в каталогах Ветус (было в 2000ых), позже сфоткаю и размещу тут. Так вы легко расчитаете усилия, выберете нужный рулевой гидронасос и прочностные характеристики гидропровода (до 100+ атм) или поймете усилие в "тросиковой системе" (от этого зависит диаметр штурвала, секторов, диаметр тросика и пр), тут вводные - площадь пера, степень балансирности, мощность двигателя и гребного винта. Расчет нужно проводить для максимальной паспортной мощности мотора, а уж площадь пера - из полной площади парусов и степени конструкторской парусной центровки яхты.
У чисто моторных яхт количество оборотов штурвала (да и его размер) небольшое, а вот у моторно-парусных усилия возрастают и соотетсвенно чтобы их обеспечить повышается количество оборотов штурвала и его диаметр. В первом приближении тут можно оценить требуемый коэф.передачи- перо вращается в секторе порядка 30гр, а штурвал порядка 8(+/-4) оборотов=360/30 х 8= усилие 20Х раз.
Пример- у Лизы один движок дает порядка 1000кг, если перо было бы небалансирным, то усилие на пере составило бы 50%= 500кг, значит на штурвале =500/20= 25 кг, а это вообще неприемлемо!, поэтому перо и сконструировано как полубалансирное. Ведь повышать число оборотов штурвала дальше нельзя-будет невозможно парковаться в маринах и вручную подстраиваться под надвигающуюся больщую волну.
...
...
...
...
PS..я не уверен, что эти расчеты Ветус сохранил в современных каталогах, а ведь они очень полезны.

№5 Основные типы автопилотов-
64508       86108c8e6de1d7ae95b466cc809bab53                         3103
А  - гидравлический,   Б- электро-механический,       В- штурвальный(с зубчатой передачей ).
На Лизе тиа А и тип Б,
А. Гидравлический, такой автопилот представляется наиболее дорогим и сложным в монтаже, имеет существенный недостаток- если подтекает жидкость, то моментально выходит из строя. Для него нужно иметь набор запасных щеток к помпе (я сам пока забыл купить)- ресурс щеток для марки Реймарин думаю порядка 2000часов.
Б. Электро-механический. Может быть установлен практически на любой тип рулевого управления, надежность- не имею данных.
В. Штурвальный. Это самый доступный по цене и по установке тип автопилота. В принципе оконечный силовой агрегат (моторчик 12...24вольта), может быть и не фирменный, а снятый хоть от шуруповерта.
Как вариант(Невзоров), можно такой моторчик через шкив соеденить со штурвалом, в принципе это решение логично, но нужно провести расчеты по усилиям, диаметрам пасиков, скорости вращения мотора, необходимости редуктора. Мозги взять от типа А или Б(из маломощного ряда, но сделать самопальный исполнительный мощный электронный блок управления- типа как я смастерил на Лизе).

№6 При проектировании важно представлять себе весь процесс функционирования рулевой системы, так при небалансирном руле в системе возникают силы старающие вернуть перо руля в ДП (вдоль оси парахода), они особенно велики при ходе под движком, когда винт расположен перед самым рулем. В гидравлической системе эта задача решается установкой блока обратных клапанов- они отсекают обратное усилие на штурвал. А вот при проектировании механической передачи (тросики и пр.), эту задачу еще предстоит решить каким-нибудь способом. Иначе закладывая вбок штурвал он будет все время стремиться в исходное состояние и потребуется усилие руками все время удерживать штурвал. Так же не сможет работать и автопилот- его исполнительный механизм оклонив перо руля выключится, но перо и штурвал тут же будут стремиться обратно, как результат- неустойчивая работа автопилота, рысканье, износ исполнительного механизма, да и мозги автопилота не выдержат такого режима.
Я сам не спец в "тросиковых" рулевых яхтенных небаоансирных системах и не знаю как там решается этот вопрос. Как вариант- установить в данной линии червячную передачу (например на штурвале), если ее правильно расчитать, то этот узел и будет отсечкой обратного усилия, т.к. данная передача самоклинящая. Однако при проектировании надо помнить, что исполнительный механизм автопилота уже нельзя будет расположить после этого блока, например, на сегменте исполняющим роль румпеля (крепится на валу пера руля). Поэтому тех. варианты установки автопилота снижаются. В рассмотренном случае будет работать только чисто штурвальный автопилот.

№7 Автопилот. Заранее сказать какой именно вид автопилота лучше сложно сказать, решение появится при выборе схемы построения все системы. Однако для балансирного руля и тросиковой системы подойдет любой тип автопилота, если гидравлический- то надо докупить гидроцилиндр и установить его на сегмент укрепленный на валу пера. Конечно самый простой автопилот - это штурвальный, стоит не дорого и пр. Хотя автопилоты и разделяются на типы в зависимости от массы и длинны яхты, но как показал мой опыт различия тут не так существенны, все дело в оконечном исполнительном механизме и управляющем им электронном блоке. В линейки Реймарин автопилоты делят на типы №1...№3 (по мере увеличения усилия на исполнительном механизме), цена от типа к типу увеличивается в разы.
Если заранее правильно расчитать рулевую линию, когда на штурвале будет адекватное усилие, то вполне возможно установить штурвальный автопилот-тут нужно проверить его по мощности прикладываемый к штурвалу, по деньгам это будет самое дешовое решение, например подобный есть у Реймарин.
Если уж совсем денег нет, то можно поискать головной блок автопилота (желательно гиростабилизированный) плюс его электронный компас и датчик положения руля, а вот исполнительный механизм сделать самому. Тут опять важно спроектировать передачу усилия на штурвал, движок (12...24в) вероятно лучше использовать со встроенным редуктором от шуруповерта. Хотя я бы сам просто купил в данном случае комплект штурвального автопилота (часто на сайтах в штатах бывают их распродажи) - цена будет несущественной на фоне потройки парахода, а качество исполнения и работоспособность выше самопального. Сам же головной блок автопилота (мозги) самостоятельно сделать не представляется мне возможным.

PS...позже вставлю в топик инфу о том как расчитать полубалансирный руль (из каталога Ветус, там же будет понятно как подобрать гидроусилитель штурвала), другие вопросы самостоятельного проектирования и изготовления рулевого управления парахода подробно рассмотрено в разделе "Как построить параход №20- ХХХ"

PSS...и если кто подумает, что "умнее меня")))), то исполнительный блок автопилота можно попробовать сделать на обычных электро-мех.реле (нужно у них снять крышку и убедиться, что контакты сделаны из масивных серебрянных пластин), ну или на мощных транзистарах -эти предназначены для аналоговых, а не как тут цифровых систем, но тем не менее их можно использовать. На обычных авто реле я сделал исполнительный механизм на С.Марии, но системы искрогашения не было и реле вылетали через 2 недель работы, я их менял. Дураки же начнут с обдумывания применения тиристоров))), напомню, что они как и транзистры являютя триодами, но разработаны для цепей переменного или импульсного тока, а в яхтенных автопилотах ток постоянный (12...24в).
Главное- рассчитать систему искрогашения, именно из-за ее отсутстивя  вылетают щетки у "Реймаринов" или сгорают контакты реле исполнительных механизмов (реле и пр), в первом приближении такое искрогашение описано тут в разделе автопилот, кстати и ей лучше дополнить и уже готовый фирменный автопилот у которых она  практически отсутствует.

PSSS... и вообще, без хорошего автопилота я не представляю как можно ходить в длительные походы- устаешь неимоверно, да и странно, но в шторм хорошо отлаженный автопилот ведет параход лучше, чем пытаться сделать это вручную- это обьясняется тем, что яхта обладает инерционным эффектом задержки от закладывания штурвала и человеческий мозг не может справиться с такими расчетами, особенно это ощущается когда число полных оборотов штурвала велико (меньше передаточное отношение на перо руля), а это практически у всех парусных яхт.
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
1
...выше и ниже указано как расчитать элементы рулевой группы...
2
....и сполубалансирным пером...
3
...после расчета выбираем гидроусилитель руля и гидроцилиндр и гидроусилитель автопилота..
обращаем внимание на количество оборотов штурвала/помпы- у моторных судов мало, у парусных с полубалансирном пером-много...
4
...ну  и тут про установку обратных клапанов- их может потребоваться и несколько....

PS...а вообще мало кто что-то шарит в знаниях по тому как расчитать, спроектировать и реализовать качественную яхтенную ту или иную систему... это печально- вот вчера меня забанили на фейсбуке- там кретин  ,без мозгов, но с гонором восстанавает яхту, ищем "Яхта Полярис" (где-то на Черном море)

ps... полезно-






тут главное понять как рассчитать перо чтобы оно не стало неустойчивым- балансирная часть должна быть менее 20% от общей ширины пера.

PSs...а вот тут простенький калькулятор сопромата для расчета прогиба балок и листов на изгиб- это будет нужно мне для расчета листа накладки увеличивающего площадь пера руля для большей балансировки яхты под парусами
https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/raschet-balki-na-progib-onlajjn-kalkulyatorom.html
для примера - лист нержи толщиной 5 мм выступающий за край пера руля на 200 мм будет прогибаться под нагрузкой струи воды максимум на 0.1 мм


Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 25 comments